CN110130422A - 一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，属于施工检测领域。依次包括以下步骤：将测斜管对称绑扎在受检桩钢筋笼位于桩身的弯曲中性面上；将钢筋计对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上；在受检桩两对力面上对称布置桩侧土压力盒，沿受检桩地面坡度方向布设桩前侧土压力盒；在受检桩受力平面的两侧及中间部位分别安装数显位移计，同时在受检桩受力平面上方安装数显位移计；在受检桩的一侧预设反力墙，并在反力墙与受检桩之间安装千斤顶；采用慢速维持荷载法；本发明充分发挥基础及岩土体的潜能或提高工程设计的安全性，实现输电线路铁塔地基基础的高效化。

Description

一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法

技术领域

本发明涉及施工检测领域，具体涉及一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法。

背景技术

基桩静载试验属于种岩土工程原位测试方法，是一种用于检测工程桩能否达到设计要求荷载的常用试验方法，同时也是JGJ94《建筑桩基技术规范》所要求的必须使用的一种试验方法。现有的基桩静载试验方法主要有单一的堆载法、单一的反锚法及自平衡法，在大吨位基桩静载试验中，单一的堆载法需要的堆载混凝土块较多，堆载高度较高，使堆载重心上移，在试验过程中，稍有不慎将造成堆载坍塌，形成严重的安全隐患。自平衡法是一种新型的基桩静载试验方法，其原理是利用基桩本身的重量及桩中性点以上桩周土的摩阻力提供荷载，在基桩浇筑前将油压加载装置放入桩内与基桩一同浇筑，该方法不需要大量堆载、亦不需要反力桩，但其油压加载系统属于一次性使用，试验完成后必须对油压加载系统的部位二次注浆，成本高且安装繁琐，适用于桩周土质较好，能够提供足够摩阻力的情况，因而适用范围受限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，具体技术方案如下：

一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，依次包括以下步骤：

(S1)：将测斜管对称绑扎在受检桩钢筋笼位于桩身的弯曲中性面上，对桩身进行位移监测，并通过数字式测斜采集仪器进行测斜管数据的采集、存储和读取；

(S2)：将钢筋计对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上，在桩身最大弯矩深度区域增加了钢筋计的预埋数量；在受检桩两对力面上对称布置桩侧土压力盒，沿受检桩地面坡度方向布设桩前侧土压力盒；

(S3)：在受检桩受力平面的两侧及中间部位分别安装数显位移计，同时在受检桩受力平面上方安装数显位移计；

(S4)：在受检桩的一侧预设反力墙，对反力墙后部的回填土进行夯实处理，并在反力墙与受检桩之间安装千斤顶；

(S5)：施工完毕后对每根受检桩的预埋监测元件外露部分采取防护措施，并于试验前进行了预埋监测元件性能测试及存活率统计分析；

(S6)：采用慢速维持荷载法，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试验进行到满足规范终止加载条件，然后分级卸荷到零。

本发明根据地基岩土的不同并结合微地形地貌，按不同的桩径及配筋率自制钢筋混凝土桩作为试桩，进行下坡向水平静载试验，加载直至破坏，进行铁塔基础工程桩的保护性下坡向水平静载试验，并依据试验结果，按照桩径、桩长、地层结构、地形坡度等四个方面的要素进行统计整理，分析桩体受到较大的水平作用力或设计最大水平力作用下各空间界限点的应力分布特征与桩径、桩长、地层结构、地形坡度的联系。

作为优选，步骤(S6)中，终止加载条件包括桩身折断、桩身水平位移超过100mm、荷载—位移曲线出现明显的弯折趋势、在恒定荷载作用下桩身水平位移急剧增大，位移速率逐渐加快、反力结构出现破坏或水平加载装置达到限极。

本发明通过试验进行到满足上述的终止加载条件时分级卸荷到零，避免出现试验结果发生偏差的现象，提高了试验的精确性。

作为优选，步骤(S6)中，按预估单桩水平极限荷载共分10级，其中第1级、2级荷载合并为1级，现场试验按9级进行试验。

作为优选，每加一级荷，按5、10、15、30min各读记承压板沉降一次，以后每半小时读记一次；每级加载后当一小时内的沉降量小于0.1mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

作为优选，通过钢弦频率测定仪对已预埋的钢筋计进行监测，当应力应变的测量工作在桩身位移达到相对稳定时，并且在施加下一级荷载前10分钟内进行测定。

作为优选，通过钢弦频率测定仪对桩侧土压力盒和桩前侧土压力盒进行监测，在每级水平荷载作用下，施加下一级荷载前10分钟内进行测定，记录桩侧土压力盒和桩前侧土压力盒的数值大小。

作为优选，在距桩顶面向下3m-5m深度范围内，钢筋计的埋设净间距为0.7m-0.9m，在桩顶面向下3m-5m至桩底深度范围内，钢筋计的埋设净间距为0.9m-1.1m。

作为优选，在距桩顶面向下3m-5m深度范围内，桩侧土压力盒的埋设净间距为0.7m-0.9m，在桩顶面向下3m-5m至桩底深度范围内，桩侧土压力盒的埋设净间距为0.9m-1.1m；桩前侧土压力盒的埋设净间距为0.4m-0.6m，埋设深度0.4m-0.6m。

作为优选，在受测桩上标记千斤顶水平力作用线，并在桩基施工时将受测桩与千斤顶的接触处处理为平面。

本发明具有以下有益效果：

本发明根据地基岩土的不同并结合微地形地貌，按不同的桩径及配筋率自制钢筋混凝土桩作为试桩，进行下坡向水平静载试验，加载直至破坏，进行铁塔基础工程桩的保护性下坡向水平静载试验，并依据试验结果，按照桩径、桩长、地层结构、地形坡度等四个方面的要素进行统计整理，分析桩体受到较大的水平作用力或设计最大水平力作用下各空间界限点的应力分布特征与桩径、桩长、地层结构、地形坡度的联系。用试验实测的地基岩土水平抗力系数的比例系数m值和参照当地经验及相关规范推荐值进行对比，验算工程设计中的基桩的安全度，对以往的基桩水平力设计进行安全评估，通过对试验结果进行归纳、分析、总结，寻找其内在联系及规律，以便在陡陵的山区进行输电线路铁塔基础设计时，针对不同的微地形地貌及地层岩性，提出较为准确的基桩水平作用力设计参数，充分发挥基础及岩土体的潜能或提高工程设计的安全性，实现输电线路铁塔地基基础的高效化。

附图说明

图1为本发明中施工步骤的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A处的局部放大图。

图中：1-测斜管；2-钢筋计；3-桩侧土压力盒；4-桩前侧土压力盒；5-数显位移计；6-反力墙；7-千斤顶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

参见图1到图3，本发明中千斤顶7的输出端对受检桩施加压力时，设置在受检桩桩顶的数显位移计6对受检桩的桩顶在受压状态下发生的位移进行数据观测，设置在受检桩钢筋笼上的测斜管1对受检桩的桩身在受压状态下发生的位移进行数据观测，设置在受检桩钢筋笼上的钢筋计2对受检桩的桩身在受压状态下发生的位移进行数据观测、设置在受检桩桩身外侧的桩侧土压力盒3和桩前侧土压力盒4对受检桩桩身外侧的土体进行压力数据观测。

一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，依次包括以下步骤：

(S1)：将测斜管1对称绑扎在受检桩钢筋笼位于桩身的弯曲中性面上，对桩身进行位移监测，并通过数字式测斜采集仪器进行测斜管1数据的采集、存储和读取；

(S2)：将钢筋计2对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上，在桩身最大弯矩深度区域增加了钢筋计2的预埋数量；在受检桩两对力面上对称布置桩侧土压力盒3，沿受检桩地面坡度方向布设桩前侧土压力盒4；

(S3)：在受检桩受力平面的两侧及中间部位分别安装数显位移计5，同时在受检桩受力平面上方安装数显位移计5，并确保位移测量的基准点设置不应受试验和其他因素的影响；

(S4)：在受检桩的一侧预设反力墙6，对反力墙6后部的回填土进行夯实处理，并在反力墙6与受检桩之间安装千斤顶7；

(S5)：施工完毕后对每根受检桩的预埋监测元件外露部分采取防护措施，并于试验前进行了预埋监测元件性能测试及存活率统计分析；

(S6)：采用慢速维持荷载法，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试验进行到满足规范终止加载条件，然后分级卸荷到零。

步骤(S4)中的反力墙6高4米、宽3米厚1米，反力墙6进入原状土2米，外露2米，利用试桩开挖的土方回填反力墙6的背部。水平荷载位于反力墙6底部向上的1/3处，综合分析反力墙6背部的岩土力学性能参数，该作用点的位置相当于反力墩的重心位置。充分利用了岩土和反力墩的力学参数，达到了一种最优化的设计目的。同时试验过程中人工削坡形成大量弃土，通过本反力墙6的设计，解决了弃土的堆放问题。

在传感器的埋设过程，为降低焊接对钢筋计2的损害，对钢筋计2的连接采用螺纹连接。对土压力盒的安装，为准确测得桩与土之间的应力变化，在桩护壁上人工预留孔洞，挖至原状碎石土层；考虑到场地内的碎石土粒径较大，为保证土压力盒与碎石土的充分接触，通过粘结性非常强的高岭土把孔内碎石土填平，然后放置土压力盒并做好固定。在全部土压力盒和钢筋计2安装完毕后先进行一道测试，把有问题的传感器进行修理和替换；提高了传感器埋设的可靠性和传感器存活率。

本发明根据地基岩土的不同并结合微地形地貌，按不同的桩径及配筋率自制钢筋混凝土桩作为试桩，进行下坡向水平静载试验，加载直至破坏，进行铁塔基础工程桩的保护性下坡向水平静载试验，并依据试验结果，按照桩径、桩长、地层结构、地形坡度等四个方面的要素进行统计整理，分析桩体受到较大的水平作用力或设计最大水平力作用下各空间界限点的应力分布特征与桩径、桩长、地层结构、地形坡度的联系。用试验实测的地基岩土水平抗力系数的比例系数m值和参照当地经验及相关规范推荐值进行对比，验算工程设计中的基桩的安全度，对以往的基桩水平力设计进行安全评估，通过对试验结果进行归纳、分析、总结，寻找其内在联系及规律，以便在陡陵的山区进行输电线路铁塔基础设计时，针对不同的微地形地貌及地层岩性，提出较为准确的基桩水平作用力设计参数，充分发挥基础及岩土体的潜能或提高工程设计的安全性，实现输电线路铁塔地基基础的高效化。

实施例2

本实施例的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S6)中终止加载条件包括桩身折断、桩身水平位移超过100mm、荷载—位移(H～Y0)曲线出现明显的弯折趋势、在恒定荷载作用下桩身水平位移急剧增大，位移速率逐渐加快、反力结构出现破坏或水平加载装置达到限极，无法继续试验。本发明通过试验进行到满足上述的终止加载条件时分级卸荷到零，避免出现试验结果发生偏差的现象，提高了试验的精确性。

实施例3

本实施例的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S6)中按预估单桩水平极限荷载共分10级，其中第1级的荷载为零，因此将1级、2级荷载合并为1级，现场试验按9级进行试验。每加一级荷，按5、10、15、30min各读记承压板沉降一次，以后每半小时读记一次；每级加载后当一小时内的沉降量小于0.1mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

实施例4

本实施例的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S2)中通过钢弦频率测定仪对已预埋的钢筋计2进行监测，应力应变的测量工作在桩身位移达到相对稳定时，施加下一级荷载前10分钟内进行测定。并且通过钢弦频率测定仪对桩侧土压力盒3和桩前侧土压力盒4进行监测，在每级水平荷载作用下，施加下一级荷载前10分钟内进行测定，记录桩侧土压力盒3和桩前侧土压力盒4的数值大小。本发明通过多阶段的数据采集增加了数据采集的大数据量，同时通过采用慢速维持荷载法，使受测桩接近于实际工作状态，提高了数据采集的真实性和准确性。

实施例5

本实施例的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S2)中在距桩顶面向下4.0m深度范围内，钢筋计2的埋设净间距为0.8m，在桩顶面向下4m至桩底深度范围内，钢筋计2的埋设净间距为1.0m。在距桩顶面向下4.0m深度范围内，桩侧土压力盒3的埋设净间距为0.8m，在桩顶面向下4m至桩底深度范围内，桩侧土压力盒3的埋设净间距为1.0m；桩前侧土压力盒4的埋设净间距为0.5m，埋设深度0.5m。本发明通过对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上的钢筋计2进行监测，在桩身最大弯矩深度区域增加了钢筋计2的预埋数量，以便加密测试断面；同理本发明通过在桩身最大弯矩深度区域增加了桩侧土压力盒3的预埋数量，以便加密测试断面。

实施例6

本实施例的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S4)中在受测桩上标记千斤顶7水平力作用线，并在桩基施工时将受测桩与千斤顶7的接触处处理为平面，保证千斤顶7作用力水平通过桩身轴线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

(S1)：将测斜管对称绑扎在受检桩钢筋笼位于桩身的弯曲中性面上，对桩身进行位移监测，并通过数字式测斜采集仪器进行测斜管数据的采集、存储和读取；

(S2)：将钢筋计对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上，在桩身最大弯矩深度区域增加了钢筋计的预埋数量；在受检桩两对力面上对称布置桩侧土压力盒，沿受检桩地面坡度方向布设桩前侧土压力盒；

(S3)：在受检桩受力平面的两侧及中间部位分别安装数显位移计，同时在受检桩受力平面上方安装数显位移计；

(S4)：在受检桩的一侧预设反力墙，对反力墙后部的回填土进行夯实处理，并在反力墙与受检桩之间安装千斤顶；

(S5)：施工完毕后对每根受检桩的预埋监测元件外露部分采取防护措施，并于试验前进行了预埋监测元件性能测试及存活率统计分析；

(S6)：采用慢速维持荷载法，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试验进行到满足规范终止加载条件，然后分级卸荷到零。

2.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，步骤(S6)中，终止加载条件包括：桩身折断、桩身水平位移超过100mm、荷载—位移曲线出现明显的弯折趋势、在恒定荷载作用下桩身水平位移急剧增大、位移速率逐渐加快、反力结构出现破坏或水平加载装置达到限极。

3.根据权利要求1任一项所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，步骤(S6)中，按预估单桩水平极限荷载共分10级，将第1级、2级荷载合并为1级，现场试验按9级进行试验。

4.根据权利要求3任一项所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，每加一级荷，按5、10、15、30min各读记承压板沉降一次，以后每半小时读记一次；每级加载后当一小时内的沉降量小于0.1mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

5.根据权利要求4所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，通过钢弦频率测定仪对已预埋的钢筋计进行监测，当应力应变的测量工作在桩身位移达到相对稳定时，并且在施加下一级荷载前10分钟内进行测定。

6.根据权利要求4所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，通过钢弦频率测定仪对桩侧土压力盒和桩前侧土压力盒进行监测，在每级水平荷载作用下，施加下一级荷载前10分钟内进行测定，记录桩侧土压力盒和桩前侧土压力盒的数值大小。

7.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，在距桩顶面向下3m-5m深度范围内，钢筋计的埋设净间距为0.7m-0.9m，在桩顶面向下3m-5m至桩底深度范围内，钢筋计的埋设净间距为0.9m-1.1m。

8.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，在距桩顶面向下3m-5m深度范围内，桩侧土压力盒的埋设净间距为0.7m-0.9m，在桩顶面向下3m-5m至桩底深度范围内，桩侧土压力盒的埋设净间距为0.9m-1.1m；桩前侧土压力盒的埋设净间距为0.4m-0.6m，埋设深度0.4m-0.6m。

9.根据权利要求1所述的单桩竖向抗拔静载试验设备的施工方法，其特征在于，在受测桩上标记千斤顶水平力作用线，并在桩基施工时将受测桩与千斤顶的接触处处理为平面。保证千斤顶作用力水平通过桩身轴线。